KR101712471B1 - 태양열 제상구조의 히트펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열을 이용하여 열교환기에 적상된 성에를 용이하게 제거할 수 있도록 구성되어 장치의 원활한 작동 및 열교환 능력을 개선할 수 있으며, 또한 간단한 구성에 의한 예열 및 탈진구조에 의해 열매체관의 내외부에 쌓인 이물질을 용이하게 처리함에 따라 장치의 열효율을 증대시킬 수 있는 태양열 제상구조의 히트펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 열매체가 순환되는 열매체라인(14)에 의해 상호 연결되는 압축기(10), 실내측 열교환기(11), 팽창밸브(12), 실외측 열교환기(13)를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서; 상기 실외측 열교환기(13) 측에 위치되어 태양열을 집열하도록 된 집열수단(31)과, 상기 집열수단(31)에 의해 집열된 열을 축적하는 축열탱크(32)를 포함하되, 상기 축열탱크(32)에는 상기 열매체라인(14)에 연결되는 상기 실외측 열교환기(13) 측의 열교환관(17)의 일부가 직접적으로 통과되어 열교환이 이루어지도록 된 축열장치(30)를 포함하여 이루어진 태양열 제상구조의 히트펌프가 제공된다.

Description

태양열 제상구조의 히트펌프{Heat pump of solar powered defrosting}

본 발명은 태양열 제상구조의 히트펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양열을 이용하여 열교환기에 적상된 성에를 용이하게 제거할 수 있도록 구비될 뿐만 아니라 간단한 구성에 의해 열매체관의 내외를 용이하게 청소할 수 있도록 된 태양열 제상구조의 히트펌프에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프는 열교환기와 압축기 그리고 팽창밸브를 냉매관으로 상호 연결하여 냉매의 상변화에 따른 열교환에 의해 냉방 또는 난방을 공급하기 위한 것으로, 대개 실내측으로 냉방 또는 난방을 공급하기 위한 실내기 및 실외측으로 배기하는 실외기를 포함하여 이루어지게 된다.

그런데 이러한 히트펌프는 계절적 요인(실외의 온도)에 의한 작동능력이 현저한 차이를 나타내는 것으로, 특히 겨울철에 난방시(또는 온수 생산시)에 실외온도가 낮음에 따라 실외에 설치되는 실외기(증발기)에 적상이 발생되고, 이에 의해 난방능력이 급격히 저하되거나 또는 제상하기 위한 별도의 제상운전을 요하게 된다.

이를 개선하기 위한 종래의 히트펌프의 일례로는 제상운전시에 태양열을 이용한 시스템이 일부 제안되고 있으나, 종래의 태양열을 이용한 히트펌프는 증발기의 제상이 가능하기는 하나, 영하 30~40도 정도의 극한지역에서 저온으로 인한 열매체의 흐름이 저해되는 것을 방지하여 열교환기의 작동을 원활하게 행하거나 열교환기의 열매체관의 내외부에 이물질이 쌓임으로 인해 열교환 능력이 저하되는 것을 방지하여 열효율을 개선하는 데에는 한계가 있는 것이다.

한국 등록특허공보(제10-1044616호) 2011. 06. 21.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 태양열을 이용하여 열교환기에 적상된 성에를 용이하게 제거할 수 있도록 구성되어 장치의 원활한 작동 및 열교환 능력을 개선할 수 있으며, 또한 간단한 구성에 의한 예열 및 탈진구조에 의해 열매체관의 내외부에 쌓인 이물질을 용이하게 처리함에 따라 장치의 열효율을 증대시킬 수 있는 태양열 제상구조의 히트펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 열매체가 순환되는 열매체라인(14)에 의해 상호 연결되는 압축기(10), 실내측 열교환기(11), 팽창밸브(12), 실외측 열교환기(13)를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서;

케이스(15) 내에 상기 열매체라인(14)에 연결되는 열교환관(17)이 연장 형성된 실외측 열교환기(13)의 일측에 별체로 구비된 상태로 태양열을 집열하여 집열관(35)에 의해 상기 실외측 열교환기(13) 측에 연결된 집열수단(31)과, 상기 케이(15)에 내장된 상태에서 상기 열교환관(17)과 집열관(35)이 상호 열교환 가능하도록 직접적으로 통과되어 상기 집열수단(31)에 의해 집열된 열을 축적하도록 된 축열탱크(32)를 포함한 축열장치(30)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 제상구조의 히트펌프가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 실외측 열교환기(13)에는 상기 열교환관(17) 상에 결합되어 장치의 작동초기에 상기 열교환관(17)을 예열하도록 된 유도코일(42)을 포함한 고주파 가열수단(40)이 연결된 것을 특징으로 하는 태양열 제상구조의 히트펌프가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 실내측 열교환기(11) 또는 실외측 열교환기(13)에는 각각의 열교환관(16,17) 상에 초음파 진동을 발생시키도록 된 크린수단(50)이 구비된 것을 특징으로 하는 태양열 제상구조의 히트펌프가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 실외측 열교환기(13) 측에 태양열을 집열하도록 된 축열장치(30)가 결합됨으로써, 상기 실외측 열교환기(13)의 제상작업시에 상기 축열장치(30)에 의한 열을 이용하여 용이한 제상이 가능할 뿐만 아니라 상기 축열장치(30)에 의해 지속적으로 실외측 열교환기(13)의 열교환관(17)을 가열한 상태로 구비하여 별도의 제상운전을 행할 필요가 없이 연속적인 난방운전이 가능하게 구비할 수도 있는 것이다.

또한 본 발명은 축열장치(30)의 축열탱크(32) 측에 실외측 열교환기(13)의 열교환관(17)이 직접적으로 통과하여 열교환이 이루어져 장치의 구성을 단순화시키면서도 열교환 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 상기 실외측 열교환기(13) 측에 구비되어 상기 열교환관(17)을 예열하도록 된 유도코일(42)을 포함한 고주파 가열수단(40)이 구비됨으로써, 실외의 온도가 현저히 낮은 경우에 장치의 작동초기에 상기 고주파 가열수단(40)에 의해 열교환관(17)을 예열함에 따라 열매체의 흐름을 용이하게 하여 장치의 작동을 원활하게 할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 실내측 열교환기(11) 또는 실외측 열교환기(13)에 위치되어 각각의 열교환관(16,17) 상에 초음파 진동을 발생시키도록 된 크린수단(50)이 구비됨으로써, 상기 크린수단(50)에 의해 열교환관(16,17)의 외부표면이나 내부에 쌓이는 이물질을 제거하여 열교환관(16,17)에 의한 열효율을 증대시킴과 동시에 열매체의 흐름을 원활하게 행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성의 요부를 도시한 구성도
도 3은 도 2의 A부분에 따른 구성도
도 4는 도 2의 B부분에 따른 구성도

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 히트펌프는 열매체가 순환되는 열매체라인(14)에 의해 압축기(10), 실내측 열교환기(11), 팽창밸브(12) 및 실외측 열교환기(13)가 상호 연결되는데, 상기 실내측 열교환기(11)와 실외측 열교환기(13)는 케이스(15) 내에 상기 열매체라인(14)에 연결되는 열교환관(16,17)과 방열핀(18) 및 송풍팬(19) 등이 구비된 것이다.

이에 더하여 상기 실내측 열교환기(11)에는 온수나 난방을 공급하기 위한 부하측(R)의 공급라인(20)에 연결되는 다른 열교환관(21)이 내장되며, 상기 실외측 열교환기(13)에는 제상작업시에 그에 구비되는 열교환관(17)을 가열하기 위한 축열장치(30)가 결합된 것인데, 이를 도 2를 더하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 축열장치(30)는 상기 실외측 열교환기(13)의 일측에 위치되어 태양열을 집열하도록 된 집열수단(31)과, 이 집열수단(31)에 연결되어 상기 실외측 열교환기(13)의 케이스(15)에 내장되는 축열탱크(32)로 이루어질 수 있으며, 상기 집열수단(31)은 태양열을 집열하도록 스탠드(33) 상에 결합된 접시형 집열판(34)과 이 접시형 집열판(34)에 연결되어 상기 축열탱크(32)로 연장되는 집열관(35)으로 구성되게 된다.

이러한 축열장치(30)는 상기 집열수단(31)에 의해 태양열을 집열하여 상기 축열탱크(32) 내에 수용되는 물 등을 가열하도록 구비될 수 있으며, 상기 축열탱크(32)에는 상기 실외측 열교환기(13)에 구비되는 열교환관(17)의 일부가 직접적으로 연장 통과되어 열교환이 이루어지도록 연결되게 된다.

이와 같은 구성에 따르면, 상기 축열장치(30)에 의해 태양열을 집열하여 상기 실외측 열교환기(13)의 열교환관(17)을 가열한 상태로 구비함에 따라 별도의 제상운전을 행할 필요가 없이 연속적인 난방운전이 가능할 수도 있을 뿐만 아니라 상기 실외측 열교환기(13)의 제상작업이 필요한 경우에도 상기 축열장치(30)에 의한 열을 이용하여 제상작업이 가능하게 되며, 심야에도 상기 축열탱크(32)에 축적된 열을 이용하여 상기 실외측 열교환기(13)의 열교환관(17)에 적상이 발생되는 것을 줄일 수 있게 된다.

또한 상기 접시형 집열판(34)은 상기 실외측 열교환기(13)의 케이스(15) 일측에 설치되는데, 이러한 경우에 상기 접시형 집열판(34)에 의해 집열하는 과정에서 산란이나 반사 등에 의해 주위의 온도를 일부 상승시키는 효과를 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 실외측 열교환기(13) 자체의 온도를 일부 상승시켜 적상이 발생되는 것을 지연시킬 수도 있는 것이다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실외측 열교환기(13)에는 상기 열교환관(17)을 예열할 수 있도록 된 고주파 가열수단(40)이 구비될 수 있는데, 상기 고주파 가열수단(40)은 상기 열교환관(17)의 일부에 감기는 유도코일(42)과, 이 유도코일(42)을 작동시키도록 전기적으로 연결되는 고주파 발생기(41)로 구성될 수 있는 것이다.

이러한 고주파 가열수단(40)은 영하 30~40도에 달하는 극한지역에서 열매체가 일부 얼거나 온도가 극히 낮게 형성되는 경우에 장치의 작동초기에 상기 열교환관(17)을 예열하여 열매체의 흐름을 원활하게 함에 따라 장치의 구동 및 작동이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 실외측 열교환기(13)에는 상기 열교환관(17)의 일측에 위치되어 초음파 진동에 의해 열교환관(17)의 내부에 열매체에 포함된 스케일이 부착되거나 외부 표면에 먼지 등이 쌓임에 따라 열매체의 흐름이 저하되거나 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 발생되는 것을 미연에 방지하도록 된 크린수단(50)이 구비될 수 있는 것으로, 상기 크린수단(50)은 통상의 코일형 또는 마그네틱형의 초음파 진동자로 구비되고, 이를 상기 열교환관(17)의 벤딩부분 등에 설치하게 되는데, 이러한 크린수단(50)은 상기 실내측 열교환기(11)에도 설치할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (3)

1. 열매체가 순환되는 열매체라인(14)에 의해 상호 연결되는 압축기(10), 실내측 열교환기(11), 팽창밸브(12), 실외측 열교환기(13)를 포함하여 이루어진 히트펌프에 있어서;
   케이스(15) 내에 상기 열매체라인(14)에 연결되는 열교환관(17)이 연장 형성된 실외측 열교환기(13)의 일측에 별체로 구비된 상태로 태양열을 집열하여 집열관(35)에 의해 상기 실외측 열교환기(13) 측에 연결된 집열수단(31)과, 상기 케이스(15)에 내장된 상태에서 상기 열교환관(17)과 집열관(35)이 상호 열교환 가능하도록 직접적으로 통과되어 상기 집열수단(31)에 의해 집열된 열을 축적하도록 된 축열탱크(32)를 포함한 축열장치(30)와;
   상기 실외측 열교환기(13)의 열교환관(17)의 일부에 감기어 장치의 작동초기에 상기 열교환관(17)을 예열하도록 된 유도코일(42)을 포함한 고주파 가열수단(40)과;
   상기 실내측 열교환기(11) 또는 실외측 열교환기(13)의 열교환관(16,17) 상에 초음파 진동을 발생시키도록 결합된 크린수단(50)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 제상구조의 히트펌프.
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